殺蟲劑對蜜蜂的亞致死效應(yīng)

宋懷磊 周 婷 王 強 代平禮 吳艷艷 羅其花

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蜜蜂研究所，北京 100093）

蜜蜂是對人類有益的昆蟲類群之一，通常指的是生產(chǎn)用蜂種：西方蜜蜂和中華蜜蜂。同時，蜜蜂也是殺蟲劑非靶標(biāo)生物的代表物種之一[1]。作為一種經(jīng)濟昆蟲，蜜蜂不僅生產(chǎn)蜂蜜、蜂王漿、蜂花粉、蜂膠等，而且還能為農(nóng)作物授粉。由于對農(nóng)作物的授粉貢獻(xiàn)巨大，蜜蜂成為歐洲第三大最有價值的家養(yǎng)動物[2]。然而，由于其特殊的生長和發(fā)育環(huán)境，蜜蜂極易受到各種外界因素如氣候、溫度、濕度尤其是殺蟲劑的影響；并且與其它昆蟲相比，蜜蜂基因組中缺乏能夠編碼解毒酶的基因，因此它們極易受到殺蟲劑的侵害[3]。近年來，由于殺蟲劑的大量使用，蜜蜂中毒事件逐年增加，致使一些農(nóng)作物因得不到充分授粉而產(chǎn)量降低和品質(zhì)下降，農(nóng)業(yè)和養(yǎng)蜂業(yè)的發(fā)展受到嚴(yán)重制約。

開展殺蟲劑對蜜蜂的亞致死效應(yīng)研究，不僅可以為養(yǎng)蜂區(qū)域合理使用殺蟲劑進(jìn)行害蟲綜合防治提供科學(xué)依據(jù)，而且也能為利用蜜蜂作為環(huán)境質(zhì)量指示生物提供理論基礎(chǔ)。本文就近年來有關(guān)殺蟲劑對蜜蜂的亞致死效應(yīng)研究進(jìn)展作一綜述。

1 亞致死效應(yīng)

殺蟲劑在環(huán)境中的毒力會隨時間和狀態(tài)慢慢遞減，當(dāng)遞減到一定水平時，其毒力就會變?yōu)閬喼滤绖┝縖4]。目前，對引起亞致死效應(yīng)的殺蟲劑劑量還沒有一個嚴(yán)格和統(tǒng)一的界定，一般把不引起實驗對象死亡，但對其正常的行為或生理活動有亞致死效應(yīng)的劑量稱之為殺蟲劑的亞致死劑量。由于不同劑量對試驗生物生理和行為的影響程度不同，從應(yīng)用的角度出發(fā)，亞致死劑量的取值范圍不宜脫離試驗殺蟲劑在環(huán)境中的實際殘留值[5]。

2 蜜蜂接觸亞致死劑量殺蟲劑的途徑

對蜜蜂而言，一般情況下蜂群中毒首先從采集蜂開始。因為它們是第一個離開蜂群然后接觸可能受殺蟲劑污染的花、花蜜和花粉的。殺蟲劑對蜜粉源植物的污染及蜜蜂接觸亞致死劑量殺蟲劑的途徑，可以總結(jié)為以下兩個方面。（1）外源污染（農(nóng)牧業(yè)、林果業(yè)大量噴施農(nóng)藥和無秩序用藥）：由于防治農(nóng)業(yè)害蟲的需要，農(nóng)民會根據(jù)需要不定期地向農(nóng)作物噴灑化學(xué)農(nóng)藥對這些害蟲加以控制，其直接導(dǎo)致的結(jié)果是：外勤蜂外出采集時，很有可能會訪問到這些剛施過農(nóng)藥的農(nóng)作物而采食到被農(nóng)藥污染的花粉和花蜜；或者噴灑到田間的農(nóng)藥隨雨水流進(jìn)溝渠，也可能會被采水的蜜蜂食用而中毒。如果農(nóng)藥含量不大或者部分降解，就會對蜜蜂產(chǎn)生亞致死效應(yīng)；（2）內(nèi)源污染（蜂場防治蜂病用藥不規(guī)范造成的污染）：由于沒有對蜂農(nóng)用藥加以規(guī)范以及缺乏科學(xué)的用藥知識和防治措施，在蜂病多發(fā)季節(jié)，有些蜂農(nóng)濫用藥現(xiàn)象十分常見，這樣不僅污染了蜂蜜等蜂產(chǎn)品，而且更加劇了蜜蜂中毒狀況。

3 殺蟲劑對蜜蜂的亞致死效應(yīng)

殺蟲劑可以直接引起蜜蜂死亡，也會對蜜蜂的生殖、生長發(fā)育和工蜂采集等行為產(chǎn)生消極影響。接觸亞致死劑量殺蟲劑的蜜蜂，其死亡率很低或者不死亡，但正常的生長發(fā)育和生理代謝受到干擾，蜜蜂的經(jīng)濟性狀和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也因此受到影響。因此，近來年蜂農(nóng)也越來越重視亞致死效應(yīng)對蜂群產(chǎn)生的重要影響。

3.1 對蜜蜂的生物學(xué)影響

目前廣泛使用的殺蟲劑都是神經(jīng)毒劑，包括有機磷酸酯類、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類、煙堿類、沙蠶毒素類、多殺菌素類、甲脒類和阿維菌素類殺蟲劑。殺蟲藥劑施用后能引起昆蟲行為上的改變，受藥后的昆蟲必然會產(chǎn)生興奮，這就會導(dǎo)致其活動性增強。而另一些藥劑則對昆蟲具有拒食、忌避、引誘等作用，這也會使其行為發(fā)生變化。所以，一旦接觸到殺蟲劑，無論是幼蟲還是成蜂，都可能在生物學(xué)或生態(tài)行為學(xué)上表現(xiàn)出一定的變化。

本課題組做了很多有關(guān)殺蟲劑對蜜蜂行為影響方面的試驗[6]，主要包括幼蟲生長發(fā)育、工蜂分工、工蜂采集、親屬辨別、學(xué)習(xí)以及蜂王行為等。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，中毒蜂王與正常蜂王的產(chǎn)卵行為存在明顯差異：中毒蜂王產(chǎn)卵區(qū)域十分不規(guī)則，出現(xiàn)大量一房多卵或隔房產(chǎn)卵的現(xiàn)象。此外，還有人發(fā)現(xiàn)，殺蟲劑二嗪農(nóng)對新出房的工蜂分工有很明顯的影響，主要影響其采集和處理花蜜的持續(xù)時間[7]。

由于蜜蜂幼蟲的腸道是封閉的，不能排便，直到化蛹才能排出廢物。因此在研究殺蟲劑對蜜蜂群的影響方面，幼蟲得到了充分的應(yīng)用。Thompson(2003)曾用樂果（0.313μg/g王漿）飼喂蜜蜂幼蟲，結(jié)果顯示對幼蟲的生長和成熟有促進(jìn)作用，只是一些幼蟲在發(fā)育中失去了典型的“C”形狀并且有的被清出巢，有的失去了吐絲結(jié)繭能力，還有的對刺激很敏感。受殺蟲劑影響的幼蟲發(fā)育出來的蜜蜂體型短小、翅膀畸形或無翅，而且足的發(fā)育也不正常[8]。

殺蟲劑不僅能夠影響蜜蜂幼蟲的生長發(fā)育，而且還會對蜜蜂的學(xué)習(xí)技能和取食產(chǎn)生一定的影響。Decourtye等（2003）利用古典制約原理將蜜蜂喙伸反應(yīng)（Proboscis Extension Response，PER）與味道結(jié)合并觀察蜜蜂的嗅覺學(xué)習(xí)技能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)過吡蟲啉（imidacloprid）處理的蜜蜂其嗅覺學(xué)習(xí)技能都明顯降低[9]。此外，還有證據(jù)顯示，殺蟲劑還可能影響蜂王的生殖力和雄蜂的精子形成。飼喂新煙堿類殺蟲劑的蜂群，群勢沒有什么顯著變化，但蜂王產(chǎn)卵量及幼蟲和蛹的數(shù)量明顯減少。

3.2 對蜜蜂的生理生化影響

不同類型的神經(jīng)毒性殺蟲劑作用于不同的靶標(biāo)位點，如離子通道、受體和酶系等，因而它們對昆蟲的毒殺機制和毒性效果也很不相同。依據(jù)開關(guān)所受調(diào)節(jié)的不同，昆蟲的離子通道分為電壓門控離子通道和配體門控離子通道。在昆蟲當(dāng)中，配體門控離子通道有乙酰膽堿受體、α-氨基丁酸受體、谷氨酸受體和擬除蟲菊酯受體等，它們能將化學(xué)信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴?/p>

3.2.1 殺蟲劑對蜜蜂大腦離子通道的影響

神經(jīng)細(xì)胞膜上的離子通道是神經(jīng)細(xì)胞正常興奮性產(chǎn)生的基礎(chǔ)，許多殺蟲劑的神經(jīng)毒性作用主要就是通過影響神經(jīng)細(xì)胞膜上的各種不同的離子通道，改變神經(jīng)細(xì)胞的興奮性，或干擾神經(jīng)細(xì)胞之間的突觸傳遞即興奮性的傳導(dǎo)導(dǎo)致的。

目前主要的商業(yè)殺蟲劑的靶標(biāo)都是昆蟲的神經(jīng)組分，最重要的三大作用靶標(biāo)是抑制性谷氨酸受體(IGluR)、煙堿型乙酰膽堿受體(nAChR)和α-氨基丁酸受體（GABAR），其中最具有發(fā)展前景的靶標(biāo)應(yīng)該是煙堿型乙酰膽堿受體。Motohiro Tomizawa等（1995）利用煙堿類和新煙堿類殺蟲劑作為激動劑對蜜蜂頭部的nAChR做了研究，探明了它們對蜜蜂大腦nAChR的結(jié)合特性[10]。在蜜蜂神經(jīng)生理方面，周婷等（2008）做了成年蜜蜂腦神經(jīng)細(xì)胞的培養(yǎng)和電生理特征的研究[11]，對于擬除蟲菊酯類殺蟲劑對蜜蜂神經(jīng)細(xì)胞膜上的電壓門控離子通道等的影響方面也已經(jīng)做了大量研究工作，為研究殺蟲劑對蜜蜂毒性作用的神經(jīng)機制奠定了基礎(chǔ)。但是，在殺蟲劑對蜜蜂大腦配體門控離子通道的影響方面，目前國內(nèi)尚未見報道。

3.2.2 殺蟲劑對蜜蜂乙酰膽堿酯酶的影響

乙酰膽堿酯酶是昆蟲體內(nèi)重要的生化標(biāo)記物，利用其活性變化監(jiān)測殺蟲劑對昆蟲的亞致死效應(yīng)，是監(jiān)測生物體內(nèi)農(nóng)藥含量潛在性應(yīng)用研究的重要方向。同時，它又是控制神經(jīng)傳遞的重要調(diào)節(jié)酶，主要負(fù)責(zé)快速水解膽堿能突觸中的乙酰膽堿，從而確保神經(jīng)沖動在傳輸中得到精確調(diào)控。同其它昆蟲一樣，蜜蜂體內(nèi)的乙酰膽堿酯酶也以兩種形式存在——親水型和雙親分子型，兩者分別占全腦乙酰膽堿酯酶活性的3%～6%和94%～97%。

有研究發(fā)現(xiàn)，殺蟲劑中毒的蜜蜂，其頭部乙酰膽堿酯酶的活性以及兩種存在形式的比例，都可能發(fā)生改變。A.Badiou等（2008）用LD50劑量的溴氰菊酯（deltamethrin）和抗蚜威（pirimicarb）處理蜜蜂，結(jié)果證明：在經(jīng)抗蚜威處理的蜜蜂頭部，乙酰膽堿酯酶的活性及相對比例沒有發(fā)生改變；而在經(jīng)溴氰菊酯處理的蜜蜂頭部，其乙酰膽堿酯酶的活性高出對照組的75%，而且相對比例也發(fā)生變化[12]。對所有昆蟲尤其是蜜蜂來說，乙酰膽堿酯酶是一個極其重要的酶，一旦其活性高于或低于正常值，蜜蜂的正?；顒佣紩艿阶璧K。

4 結(jié)語

作為一種重要的生態(tài)昆蟲，能為植物授粉，提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量。

蜜蜂的采集和授粉活動主要集中在氣候適宜的早春到深秋，這就大大增加了它們接觸到化學(xué)殺蟲劑的機會。為了評價殺蟲劑對蜜蜂的潛在危險，就必須考慮到蜜蜂的生理習(xí)性，尤其是它們的社會習(xí)性。通常，剛出房的蜜蜂主要負(fù)責(zé)巢內(nèi)工作，包括飼喂、清理和巢房修造等，大約出房三周后，就飛出巢房開始從事采集活動。事實上，不僅采集蜂能接觸到殺蟲劑，巢內(nèi)以蜂蜜和花粉為食的蜜蜂和幼蟲也同樣無法避免。這意味著處于各種生命階段的蜜蜂（幼蟲和不同日齡的蜜蜂），都有可能受到殺蟲劑的影響。因殺蟲劑的毒性而導(dǎo)致蜜蜂死亡的現(xiàn)象十分明顯，也很容易被觀察到，從而可以及時采取措施，比如棄去巢脾中被污染的蜂蜜和花粉等。但是，在大多數(shù)情況下，殺蟲劑對蜜蜂的生理或行為的影響不明顯，更多的、不同程度的亞致死效應(yīng)很難被察覺。所以，“如果認(rèn)為某種殺蟲劑沒有對蜂群造成死亡率的增加，就認(rèn)為蜂群是健康的，這種說法就不合適宜了”[12]。

近年來，關(guān)于殺蟲劑對昆蟲亞致死效應(yīng)的研究已成為一個新的熱點領(lǐng)域。關(guān)于殺蟲劑對蜜蜂的亞致死效應(yīng)的研究，國外已經(jīng)有若干報道。但是，很多研究主要涉及殺蟲劑對蜜蜂的行為、生長發(fā)育和蜂王的生殖力的影響等領(lǐng)域[14,15]，而在殺蟲劑對蜜蜂受體、酶系尤其是離子通道的影響方面則鮮有報道。

另外，人們可以利用殺蟲劑對蜜蜂的亞致死效應(yīng)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測。為了更靈敏地反應(yīng)環(huán)境污染程度，已經(jīng)有人展開對蜜蜂生理和生化標(biāo)記物能的研究，從而進(jìn)一步明確蜜蜂對環(huán)境污染物的行為反應(yīng)，以及蜂體和蜂產(chǎn)品中污染物殘留量與環(huán)境污染程度的關(guān)系。通過對這兩種標(biāo)記物的研究，可以發(fā)揮蜜蜂的環(huán)境污染生物指示器作用。

加強新型殺蟲劑對蜜蜂亞致死效應(yīng)研究，特別是對生化和分子機制方面的研究，是今后研究蜜蜂病理毒理學(xué)的一個重要發(fā)展方向。

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